阐述人工取土掘进顶管法

人工取土掘进顶管法是依靠人力在管内前端掘土，然后在工作坑内借助顶进设备，

把敷设的管道按设计中线和高程的要求顶入，并用小车将挖出的土从管中运出。这是

目前在市政工程中应用较为广泛的施工方法，使用于管径不小于 900mm 的管道顶进，

否则人工操作不便。常用管材为普通和加厚的钢筋混凝土圆管，管口形式以平口和企

口为宜。

然而据了解目前洛阳市政工程顶管施工采用的最小管径为 500mm，较小管径顶管

作业空间狭小，工人掘进作业困难，造成管顶以上超挖现象无法避免，也不便于工程

参建单位管理人员的检查与验收，使工程质量无法保证。又因《给水排水管道工程施

工及验收规范》﹙GB50268-2008﹚只对顶管法的施工及验收做了具体要求，而没有介

绍顶管施工的施工工艺，据此情况编者想针对目前普遍采用的人工取土掘进顶管法的

施工工艺做下简述。望能与我单位市政现场监理人员共同学习，文中如有不足，望请

赐教学习，共同提高，只为更好的服务监理公司的市政工程监理。

一、顶管工作坑

工作坑，是掘进顶管施工的工作场所，其位置由地形、土质、管线设计、地面障

碍物等因素确定，尽量选在有可利地形的坑壁原状土做后背处和检查井处，应便于排

水、出土和运输，并具有堆放少量管材和暂时存土的场地；单向顶进时应选在管道下

游端，以利排水。

1、顶管工作坑的种类

工作坑有单向坑、双向坑、转向坑、多向坑、交汇坑、接收坑之分，如图 1 所示

1 5 2 导轨 5 3 4

图 1 工作坑的种类

1—单向坑；2—双向坑；3 多向坑；4—转向坑；5—交汇坑

单向坑是只向一个方向顶进管道的工作坑。双向坑是向两个方向顶进管的工作坑，

因而可增加从一个工作坑顶进管道的有效长度。转向坑是使顶进管道改变方向的工作

坑。多向坑是向多个方向顶级管道的工作坑。接收坑是不顶进管道，只用于接受管道

的工作坑。若几条管道同时由一个接收坑接受，则这样的工作坑称为交汇坑。

2、顶管工作坑的尺寸

工作坑应有足够的空间和工作面，以保证顶管工作正常运行。工作坑个部位的尺

寸按如下方法考虑。

工作坑的底宽 W 和深度 H 如图 2 所示。

工作坑底宽按下式计算：W = D + 2 ( B+ b )

式中 W 工作坑底宽度，m；

D 被顶进管道的外径，m；

B 管道两侧操作宽度，m， 1

一般为 1.2～1.6m； 2 h1 H

b 撑板与立柱厚度之和，m， 3

一般采用 0.2m； 4 5 6 D h2

工作坑深度按下式计算：

H = h1 + D + C + h2 + h3 b B D B b h3

式中 H 工作坑开挖深度，m； w

h1 管道覆土厚度，m； 图 2 工作坑的底宽和深度

h2 基础厚度，m； 1-撑板；2-支撑方木；3-管子；4-导轨；5-基础；6-垫层

h3 垫层厚度，m；

D 管道外径，m；

C 管外壁与基础面之间的空隙，一般为 0.01～0.03m；

工作坑的坑底长度如图 3 所示，按下式计算：

L = a + b + c + d + e + 2f + g

式中 L 工作坑坑底长度，m；

a 后背宽度，m；

b 立铁宽度，m；

c 横铁宽度，m；

d 千斤顶长度，m；

e 顶铁长度，m；

f 单节管长，m；

g 已顶进的关节留在导轨上的最小长度，混凝土管取 0.3m，钢管取 0.6 米；

工作坑纵断面形状有直槽形、阶梯型等，根据操作要求，工作坑最下部的坑壁应

为直槽，其高度一般不小于 3m。如需开挖斜槽，则管道顶进方向的两端应为直壁。土

质不稳定的工作坑坑壁应加设支撑，如图 4 所示。

土

土

壤

壤

a bc d e f f g

L

图 3 工作坑底的长度

a-后背宽度；b-立铁宽度；c-横铁宽度；d-千斤顶长度；e-顺铁长度；f-单节管长；g-已顶入的管子全长

图 4 工作坑坑壁支撑（单位：cm）

1-坑壁；2-撑板；3-横木；4-撑杠

3、顶管工作坑的基础与导轨

为了防止工作坑地基沉降，导致管道顶进位置误差过大，应在坑底修筑基础或加

固地基。基础的形式取决于坑底土质、管节重量和地下水等因素。一般有以下三种形

式：

1）土槽木枕基础。适用于土质较好，又无地下水的工作坑。这种基础施工操作简

便、用料少，可在方木上直接铺设导轨，方木根据需要可密铺或疏铺。这种方法是目

前洛阳市政顶管施工普遍采用的基础做法，此施工方法简便，便于顶管结束后检查井

的砌筑，被顶管作业人员采纳。

2）卵石木枕基础。适用于粉砂地基并有少量地下水时的工作坑。为了防止施工过

程中扰动地基，可铺设厚为 100～200mm 的卵石或级配碎石，在其上安装木轨枕，铺设

导轨。

3）混凝土木基础。适用于工作坑土质松软、有地下水、管径大的情况。混凝土基

础应采用不低于 C10 的混凝土。为安放导轨，应在混凝土基础中预埋方木当轨枕。

基础尺寸根据地基承载力、施工荷载、操作 要求而定。基础宽度不小于管外径，

一般基础宽度应比管外径打 40cm，厚度为 20～30cm，长度至少为单节管长的 1.2～1.3

倍。混凝土面应比轨枕面低 1～2cm，轨枕应埋设在混凝土中，一般采用 15cm×15cm 的

方木，长度为 2～4m，间距为 40～80cm

导轨的作用是引导管道按设计的中心线和坡度顶入土中，保证管道在将要入土时

的位置正确。因此，导轨安装是顶管施工中一项非常重要的工作，安装时应满足以下

要求：

⑴宜采用钢导轨。钢导轨有轻轨和重轨之分，管径大时采用重轨。

⑵导轨用道钉固定于基础的轨枕上，或固定在混凝土基础内预埋的轨枕上。两导

轨应平行、等高，其高程应略高于该处管道的设计高程，坡度与管道一致。

⑶安装后的导轨应牢固，不得在使用过程中产生移位，并应经常检查校核。

⑷如图 5 所示，两导轨间净距 A 可按下式计算：

A = 2

2

O D

t

A

a

B

K

G

E

AO

图 5 导轨间距计算图

式中 A 两导轨净距，m； D 管道内径，m；

t 管道壁厚，m； h 刚导轨高度，m；

C 管道外壁与基础面的空隙，一般为 0.01～0.03m。

两导轨中心距离，可按下式计算：

A0 = A + a

式中 A 两导轨净距，m； a 导轨的上顶宽度，m；

顶管施工中，导轨可能产生各种质量事故。若从工作坑一侧开挖坡道下管时，管

道从侧面撞击导轨，使之向管中心位移；垂直下管时，管道正面撞击导轨，使之向西

侧位移；导致可能因基础下沉而下沉；基础纵向开裂，其中一半下沉，使两个导轨面

高程不一致等。这些事故都需要采取措施给予补救，这就要求我们现场监理人员在对

顶管坑测量检查时，要对坑内水准点、导轨高程进行复测，以此杜绝有导轨的意外事

故造成的管道顶进的质量问题。

本次主要是针对顶管工作坑的种类、工作坑的开挖尺寸、工作坑的基础形式以及

导轨间的距离的计算结合图形进行了说明。下次将对工作坑的后背墙与后背的结构形

式、工作坑内的设备情况、工作坑内的高程桩的测设与校核进行介绍，重点将介绍人

工挖土顶管时，当遇到管道顶进方向和高程偏离设计要求时，常用的校正方。

人工顶管施工